質(zhì)譜儀是非常重要的一類分析儀器，在業(yè)內(nèi)屬于典型的明星儀器，但是普通大眾只有在一些重大科學(xué)事件(如兩彈一星研制、青蒿素發(fā)現(xiàn)等)和重要的司法案件偶爾會聽到質(zhì)譜儀的名字。質(zhì)譜儀檢測原理的清晰明了和檢測結(jié)果的可靠性得到了世界公認，在產(chǎn)品進出口和司法鑒定中，質(zhì)譜儀給出的檢測報告被廣為采納，這也是近幾年質(zhì)譜儀之所以表現(xiàn)為“價格昂貴量又大”的主要原因。質(zhì)譜儀相關(guān)的學(xué)術(shù)會議出席人數(shù)在逐年增加，美國ASMS每年參會人數(shù)達到了6000人，國內(nèi)近期也出現(xiàn)了千人參會的壯觀場面。
據(jù)初步評估，2016年全球質(zhì)譜儀市場需求規(guī)模會超過50億美元;其在制藥、化工、食品、環(huán)境等方面已經(jīng)是主力軍，在臨床檢測方面的市場需求也在逐步打開。質(zhì)譜類儀器又是屬于典型的“大型儀器”，單四極桿氣質(zhì)聯(lián)用儀平均報價在70-100萬元，近期增長比較快的三重四極桿液質(zhì)聯(lián)用儀和四極桿-飛行時間質(zhì)譜聯(lián)用儀平均報價在200-300萬元之間，高分辨質(zhì)譜Orbitrap和FT的價格在500萬元以上甚至超過了1000萬元。如此重要的儀器設(shè)備，幾乎超過98%的市場需求依賴進口，中高端更是全部依靠進口。2014年全球產(chǎn)值排名前十的儀器廠商中，有七家廠商生產(chǎn)質(zhì)譜儀，而且前五家全部都是質(zhì)譜儀的主流生產(chǎn)廠商。在巨大的市場需求面前，國產(chǎn)儀器廠商紛紛涉足質(zhì)譜儀相關(guān)產(chǎn)品，例如東西分析、普析通用、禾信、天瑞、聚光科技、舜宇恒平、毅新興業(yè)、皖儀、中科科儀、廈門質(zhì)譜、浙江好創(chuàng)、華儀寧創(chuàng)等;雪迪龍、博暉創(chuàng)新等通過收購國外廠商直接跨入質(zhì)譜行列。
在強大的市場需求和多位老一輩科學(xué)儀器工作者的強烈呼吁下(2009年分析儀器分會與儀器信息網(wǎng)也曾經(jīng)共同向有關(guān)部門遞交國產(chǎn)質(zhì)譜發(fā)展建議書)，自2011年成立的重大科學(xué)儀器專項中，質(zhì)譜儀相關(guān)的項目首當(dāng)其沖成為了重點支持項目，得到前所未有的支持力度。儀器信息網(wǎng)市場研究中心連續(xù)5年跟蹤專項支持情況發(fā)現(xiàn)，對質(zhì)譜相關(guān)項目的支持金額初略估計近10億元(一些項目投入金額和企業(yè)自主投入金額并未公布)，具體立項見文后附表。
質(zhì)譜儀的關(guān)鍵核心部件涉及離子源、質(zhì)量分析器、真空系統(tǒng)、檢測器等。在質(zhì)量分析器方面，TOF、SQ、TQ、Orbitrap、Q-TOF等都有重量級的牽頭單位進行研發(fā);在真空系統(tǒng)、高精度四極質(zhì)量分析器都有立項。在科學(xué)儀器重大專項實施近5年來，相對于其他類型儀器的支持情況，對質(zhì)譜儀器相關(guān)項目的支持最全面，力度最大;基本符合科技部于2016年02月05日布的《“重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)”重點專項2016年度項目申報指南(國科發(fā)資〔2016〕38號)》中闡述的國家科學(xué)儀器開發(fā)思路：通過本專項的實施，構(gòu)建“儀器原理驗證—關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)(軟硬件)—系統(tǒng)集成—應(yīng)用示范—產(chǎn)業(yè)化”的國家科學(xué)儀器開發(fā)鏈條。
最新發(fā)布的《“重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)”重點專項2016年度項目申報指南”(國科發(fā)資〔2016〕38號)》中，在質(zhì)譜儀項目方面增加了“新型質(zhì)譜離子源”項目(1.1.3)，具體要求如下：
研究內(nèi)容：研究敞開式離子化新技術(shù)，研制新型電噴霧、介質(zhì)阻擋放電、激光/氣體輔助噴霧和高度集成化敞開式的離子源，開展新離子化應(yīng)用方法開發(fā)和數(shù)據(jù)庫構(gòu)建，實施新離子源的工程化和產(chǎn)業(yè)化開發(fā)，滿足原位實時快速分析、單細胞分析、質(zhì)譜成像分析、超痕量樣品分析需求，推動我國質(zhì)譜離子化技術(shù)與裝置的跨越式發(fā)展。
考核指標：形成6種以上具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型敞開式質(zhì)譜離子源產(chǎn)品，有力支撐食品安全、環(huán)境應(yīng)急、新藥研發(fā)、現(xiàn)場快檢、生物研究、質(zhì)譜成像、公共安全等質(zhì)譜檢測應(yīng)用。形成敞開式質(zhì)譜離子源工藝化、產(chǎn)業(yè)化基地，實現(xiàn)批量生產(chǎn)。發(fā)明專利3項，技術(shù)標準3項。項目驗收后三年內(nèi)年銷售達到40套以上。項目實施年限不超過3年，每個項目形成5種以上不同的離子源產(chǎn)品。
在支持方式方面，項目立項后前半段主要由承擔(dān)單位自籌經(jīng)費實施，資助20%的專項經(jīng)費;經(jīng)中期評估確認，項目進展順利、能夠達到預(yù)期目標、科研管理和項目經(jīng)費管理規(guī)范的項目，后半段再主要由專項經(jīng)費給予支持。
據(jù)了解，國內(nèi)主要的離子源研發(fā)科研單位及與離子源相關(guān)的工作如下(如有未列入者請與我們聯(lián)系)：
清華大學(xué)張新榮教授課題組，在常壓敞開式質(zhì)譜離子源方面做了深入的研究，2007年提出了一種簡單實用、特別適合小型便攜式質(zhì)譜的離子源—介質(zhì)阻擋放電離子源(DBDI)。
東華理工大學(xué)陳煥文教授課題組，致力于認識能量與電荷在各種典型復(fù)雜基體樣品中傳遞的規(guī)律及特殊性，并據(jù)此發(fā)展相應(yīng)的分析方法和關(guān)鍵部件，拓展質(zhì)譜分析應(yīng)用領(lǐng)域。
中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院/北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院(簡稱院校)藥物研究所再帕爾·阿不力孜教授課題組，研究氣流在離子運輸和電離過程中的作用，設(shè)計開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的空氣動力輔助離子源。
北京大學(xué)劉虎威教授課題組，先后發(fā)展了兩種新型敞開式離子化質(zhì)譜技術(shù)：等離子體輔助多波長激光解吸附離子化質(zhì)譜(PAMLDI-MS)和敞開式表面輔助激光解吸附/離子化質(zhì)譜。
四川大學(xué)段憶翔教授課題組，在新型質(zhì)譜離子源方面，該課題組先后設(shè)計了微波誘導(dǎo)等離子體解吸附/電離離子源(MIPDI)及微型輝光放電等離子體離子源(MFGDP)。
中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所李海洋研究員課題組，研究各種形態(tài)有機物的直接電離新方法，大氣納米氣溶膠的高效電離新方法，研究用于樣品在線元素分析的原子化電離新方法。
中國科學(xué)院合肥研究院儲焰南研究員課題組，自主研制的用于揮發(fā)性有機物(VOCs)實時在線監(jiān)測與預(yù)警的移動式高靈敏質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜儀(PTR-MS: 包括質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)四極質(zhì)譜儀(PTR-QMS)、質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)飛行時間質(zhì)譜裝置(PTR-TOFMS))
總之，雖然近年來在質(zhì)譜項目的投入力度前所未有，但是通過橫向比較會發(fā)現(xiàn)投入總金額甚至不及或者相當(dāng)于國外一家主流廠商在質(zhì)譜研發(fā)上的投入，因此支持力度還需要持續(xù)增加。由于投入的資金來源于國家，有專家也表示，“項目失敗的幾率也是很大的，拿到錢的重點研究單位，至少給行業(yè)內(nèi)的同行有個報告，成功的經(jīng)驗和失敗的教訓(xùn)都可以。如果大家都可以把階段性的研究成果發(fā)布出來，相信國產(chǎn)質(zhì)譜的水平提升會很快。”另外對于企業(yè)主承擔(dān)的專項，建議盡快出臺相關(guān)政策，企業(yè)一旦被國外廠商收購，應(yīng)該有相應(yīng)的應(yīng)對機制。
據(jù)不完全統(tǒng)計，自2011年重大科學(xué)儀器專項質(zhì)譜相關(guān)項目羅列如下：
